DE1572216C3

DE1572216C3 - Leuchtstoff

Info

Publication number: DE1572216C3
Application number: DE1572216A
Authority: DE
Inventors: Alfred Bril; Willam Lambertus Wanmaker
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-08-07
Filing date: 1965-08-04
Publication date: 1974-03-14
Also published as: SE320450B; DK118514B; BE667971A; AT262395B; NL152397B; GB1082373A; NL6409066A; DE1572216B2; US3415757A; CH468457A; DE1572216A1; ES316184A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtstoff, insbesondere für eine ■ Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbbildern, der rot leuchtend und mit Europium aktiviert ist.

Für viele Zwecke ist ein Leuchtstoff erwünscht, der bei Anregung durch elektromagnetische Strahlung oder durch Korpuskularteilchen wie Elektronen rotes Licht erzeugt. Elektromagnetische Strahlung wird z. B. durch eine Quecksilberdampfentladung, entweder bei Nieder- oder Hochdruck, ausgesandt. Da das ausgesandte Quecksilberspektrum wenig rote Strahlung enthält, ist es erwünscht, die durch solche Entladungslampen erzielbare Farbwiedergabe dadurch zu verbessern, daß ein Teil der ausgesandten Ultraviolettstrahlung in rotes Licht umgewandelt wird. ......

Aus der USAl-Patentschrift 2 372 071 ist es bekannt, Leuchtschirme herzustellen, die einen rot leuchtenden mit Europium aktivierten Leuchtstoff enthalten. Diese bekannten Leuchtstoffe sind hur für Anwendungen in Entladungslampen geeignet. Dies ergibt sich aus der USA.-Patentschrift 2 372 071 daraus, daß für den behandelten Leuchtstoff die Wellenlängen 2537 Ä für eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe und 3650 Ä für die entsprechende Hochdruck-Quecksilberdampf entladungslampe angegeben sind (vgl. S. 1, Sp. 1, Zeile 14/15 und Patentansprüche auf S. 2, Sp. 2 dieser Patentschrift). -

In den Patentansprüchen ist darüber hinaus noch angegeben, daß es sich bei dem Leuchtstoff nach dieser USA.-Patentschrift 2 372 071 um einen rot nachleuchtenden Leuchtstoff handelt. Rotes Nachleuchten ist jedoch nur bei Lampen zulässig, niemals jedoch bei Elektronenstrahlröhren, mit denen bewegte Bilder dargestellt werden sollen. Außerdem handelt es sich bei dem Leuchtstoff um ein Erdalkalisulfid mit zweiwertigem Europium.

Zur Wiedergabe von Farbbildern mittels einer Elektronenstrahlröhre wird oft ein Leuchtschirm mit drei Leuchtstoffen benutzt, die bei Anregung durch Elektronen blaues, grünes bzw. rotes Licht aussenden. Zum Erzielen eines hellen Bildes ist es notwendig, daß die Leuchtstoffe eine hohe Ausbeute haben. Für die

. blauen und grünen; Komponenten, liegt.eine große

' Anzahl von Stoffen vor, die diese Anforderung erfüllen, für die rote Komponente jedoch ist die Wahl sehr beschränkt. Einer der meist verwendeten Stoffe ist silberaktiviertes Zinkkadmiumsulfid. Ein anderer, auch oft verwendeter Stoff ist Zinkorthophosphat, das mit Mangan aktiviert wird.

Es wurde international verabredet, daß der Farbpunkt der roten Komponente der Wellenlänge von

ίο 611 ΐημ entsprechen soll. Obgleich die vorerwähnten ,_ rot leuchtenden' Stoffe bei dieser Wellenlänge eine .⁵ hinreichende Lichtmenge aussenden, haben ■ sie den Nachteil, daß sie ein Emissionsspektrum mit einem breiten roten Band haben, so daß sie eine erhebliche Menge Energie der anregenden Strahlung in Strahlung mit einer neben 611 ΐημ liegenden Wellenlänge umwandeln. Infolgedessen ist das Lumenäquivalent niedrig.

Ein weiterer wichtiger Punkt für Leuchtstoffe zur Anwendung in Farbwiedergaberöhren ist das sogenannte »Gewicht« eines Lumens, das proportional mit 1/y ist, wobei y die Ordinate des Farbpunktes in dem international festgesetzten xyz-Farbdiagramm ist. Für die bekannten rot leuchtenden Leuchtstoffe ist dieses »Gewicht« ungünstig wegen des hohen y-Wertes.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leuchtstoff

anzugeben, der neben einer guten Emission ein hohes Lumenäquivalent aufweist, wie weiter unten näher erläutert.

Ein Leuchtstoff der eingangs genannten Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß er ein Oxyfluorid eines oder mehrerer der Elemente Gadolinium, Yttrium oder Lanthan mit einem Fluorgehalt zwischen 0,1 und 5,0 Gewichtsprozent ist und mit 0,005 bis 0,20 Atomen dreiwertigem Europium pro Mol Oxyfluorid aktiviert ist. *

Die Oxyfluoride von Gadolinium, Yttrium und Lanthan senden infolge der Aktivierung mit Europium sowohl bei Anregung durch Elektronen als auch durch Ultraviolettstrahlung Licht mit sehr schmalen Bändern in dem roten Teil des Spektrums und besonders.starke Linien bei 612 und 614 πιμ aus, also sehr nahe der erwähnten standardisierten Wellenlänge für die rote Komponente der Wiedergabeschirme für FaTbfernseh-

röhren. .■,.■·:·■:·.-..■■■■:■;:. ssi-jifev

Das Lumenäquivalent der mit Europium aktivierten Oxyfluoride von Gadolinium, Yttrium und Lanthan ist besonders hoch, d. h. etwa 300 Lumen pro Watt. Das bekannte, erwähnte, · silberaktivierte Zinkkadmiumsulfid hat nur ein Lumenäquivalent von 75 Lumen/W und das manganaktivierte Zinkorthophosphat 140 Lumen/W. Die Lichtausbeute liegt zwischen den beiden zuletzt genannten, bekannten Stoffen.

Gegenüber; den mit Europium aktivierten Oxyden von Gadolinium, Yttrium und Lanthan, die kein Fluor enthalten, wird eine höhere Quantenausbeute bei Elektronenaufprall erzielt. Die höchsten Quantenausbeuten ergeben sich mit einem Fluorgehalt zwischen 0,2 und 1,0 Gewichtsprozent Fluor und mit einem Europiumgehalt zwischen 0,04 und 0,20 Atomen pro Mol Oxyfluorid. ·

Die höheren Europiumgehalte sind zu bevorzugen, da die ausgesandte Strahlung einen größeren Rotanteil hat, ohne daß die Ausbeute herabsinkt.
Die Anwendung von Fluor bringt noch den Vorteil mit sich, daß es nicht notwendig ist, bei der Herstellung der lumineszierenden Oxyfluoride eine hohe Erhitzungstemperatur anzuwenden. Dies ist ohnehin vorteilhaft,

insbesondere aber für den Leuchtstoff, da dieser einen Übergangspunkt zwischen zwei Phasen bei einer Temperatur von etwa 1300⁰C aufweist.

Die Oxyfluoride nach der Erfindung sind Oxyde mit einem Fluorgehalt zwischen 0,1 und 5,0 Gewichtsprozent Fluor und lassen sich in einfacher Weise dadurch herstellen, daß ein Gemisch der Oxyde eines oder mehrerer der Elemente Gadolinium, Yttrium oder Lanthan mit Europiumoxyd und einer passend gewählten Menge Ammoniumfluorid hergestellt wird. Vorzugsweise wird das Europium jedoch als Europiumfluorid eingemischt, wobei eine solche Menge Ammoniumfluorid zugesetzt wird, daß nach Erhitzung des Leuchtstoffes auf eine Temperatur von etwa 1200° C die richtige Menge Fluor in dem Stoff vorhanden ist. Dabei ist die Tatsache zu berücksichtigen, daß ein Teil des Fluors aus dem Reaktionsgemisch entweicht.

Die Erfindung wird weiter an Hand einer Tabelle näher erläutert. In dieser Tabelle sind die molekulare und die Gewichtszusammensetzung einer Anzahl von Ausgangsgemischen angegeben, aus denen durch zweistündige Erhitzung auf 1200° C in Luft rot leuchtende Oxyfluoride nach der Erfindung entstehen. Außerdem wird die Lichtausbeute bei Zimmertemperatur bei Anregung durch Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von 253,7 ΐημ. und die Quantenausbeute q bei Anregung durch Elektronen angegeben. Die Lichtausbeute (L · Q) bei Zimmertemperatur ist als relativer Wert in bezug auf ein Gemisch von antimon- und manganaktiviertem Halophosphat und einer solchen Menge Calciumcarbonat gemessen, daß

ίο die Lichtausbeute auf 54 % der ursprünglichen Lichtausbeute des Calciumhalophosphats herabgesetzt wurde.

Abgesehen von den vorerwähnten, günstigen Eigenschaften haben die Oxyfluoride nach der Erfindung eine gute Temperaturabhängigkeit, d. h. auch bei hohen Temperaturen ist die ausgesandte rote Strahlung wenig geringer als die Menge Strahlung, die bei Zimmertemperatur ausgesandt wird. Es ist somit möglich, die Leuchtschirme hoch zu belasten, was z. B. der Fall ist, wenn sie in Farbfernsehwiedergaberöhren für die Projektion und bei Verwendung in einer rotkorrigierenden Schicht bei Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen verwendet werden.

Tabelle

Gd₂O	mol	3	gr.	EuF₃	mol	gr.	NH₄F	mol	gr.	Eu₂O_c	mol	gr.	Y₂O₃	mol	gr.	L. O. bei	7,5
	1,00		3,62		0,06	0,13		0,30	0,11							Zimmer-	5,5
1,00	10,87			0,18	0,20	0,03	0,32			temp.	5,9
1,00	10,87	0,06	0,38							127	5,8
		0,06	0,21	0,10	0,063			1,00	3,84	98	5,4
		0,15	0,53	0,10	0,063			1,00	3,84	108	4,7
1,00	10,87					0,03	0,32			95
					101
					61

Claims

Patentansprüche:

1. Leuchtstoff, insbesondere für eine Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbbildern, der rot leuchtend und mit Europium aktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Oxyfluorid eines oder mehrerer der Elemente Gadolinium, Yttrium oder Lanthan mit einem Fluorgehalt zwischen 0,1 und 5,0 Gewichtsprozent ist und mit 0,005 bis 0,20 Atomen dreiwertigem. Europium pro Mol.!.Oxyfluorid aktiviert ist. ■.''

2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Europiümgehalt zwischen 0,04 und 0,20 Atomen pro.Mol Oxyfluorid liegt.

3. Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorgehalt . zwischen 0,2 und 1,0 Gewichtsprozent liegt.